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康明斯發(fā)電機組PT泵的原理和構(gòu)造 |
摘要：在世界范圍內(nèi)，僅僅只有美國康明斯柴油發(fā)電機公司一家采用這種獨特的PT供油系統(tǒng)。它是該公司的專利，1954年開始裝在康明斯柴油發(fā)電機上，因此它是一種較新的燃油系統(tǒng)。PT燃油系統(tǒng)是康明斯柴油發(fā)電機區(qū)別于其他柴油發(fā)電機的標志。其鑒別字母”PT”是”壓力和時間(Pressure-Time)的縮寫。隨著我國改革開發(fā)的進一步加深，康明斯發(fā)電機組PT系列燃油系統(tǒng)的應(yīng)用也比以前更加的普遍。但是在使用過程中，遇到的最主要的問題就是康明斯發(fā)電機組PT系列燃油系統(tǒng)的校對問題。特別是康明斯發(fā)電機組PT系列噴油器噴射精度的校對問題是關(guān)鍵所在。
一、康明斯PT燃油泵的工作原理
燃油從油箱流經(jīng)濾清器被齒輪泵所吸入，從齒輪泵排出的燃油壓力約為980kPa左右，然后經(jīng)過康明斯發(fā)電機組PT泵內(nèi)部的穩(wěn)壓器、調(diào)速器、節(jié)流閥（油門）、斷流閥（停車閥）后，離開康明斯發(fā)電機組PT泵組合體，大部分經(jīng)供油管分別進入左排或右排缸的燃油歧管中，每個氣缸蓋上都鉆有燃油通道，使燃油從燃油歧管進入噴油器。
噴油器由凸輪驅(qū)動機構(gòu)所控制，按順序定時地把燃油噴入氣缸，噴油器中其余的燃油通過鉆在氣缸蓋上與進油通道相平行的另一條回流通道經(jīng)燃油回油歧管，返回康明斯發(fā)電機組PT泵的進油一側(cè)。
康明斯發(fā)電機組PT型供油系統(tǒng)調(diào)節(jié)供油量所依據(jù)的基本原理是：液體通過某一通道的流量是與液體的壓力、允許通過的誒時間和通道的阻力（通道的斷面尺寸）成比例。在通過時間的阻力不變情況下，流量與壓力成正比；在壓力與阻力不變時，流量與允許通過的時間也成正比；若壓力與時間不變，則流量與阻力成反比。這實質(zhì)上是由流體力學(xué)龍崗基本方程式所導(dǎo)出的必然結(jié)論。
作為單一噴油器來說，其入口處的量孔斷面尺寸是經(jīng)選定而不變的。那么，油量僅與壓力和噴油時間成正比，所以可稱為康明斯發(fā)電機組PT供油系。另外，噴油凸輪形狀也是不變的。以角度計無論轉(zhuǎn)速然后變化，所經(jīng)歷的角度是不變的，但以時間計則燃油進入時間是變化的，隨轉(zhuǎn)速升高而變短，使噴油量減少。在此情況下，如果還要保持供油量不變，則必須由康明斯發(fā)電機組PT燃油泵來提高噴油器的進油壓力，以補償由時間縮短對供油量得影響。所以康明斯發(fā)電機組PT燃油泵的輸油壓力是同時隨柴油發(fā)電機負荷和轉(zhuǎn)速而變化的，這就是利用壓力、時間來控制循環(huán)供油量得基本道理?；谏鲜鲈順?gòu)成了整個康明斯發(fā)電機組PT型供油系，根據(jù)油箱的安裝高位與低位不同，圖1、圖2分別給出了原理圖。
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圖1 PT燃油泵工作原理圖（低位油箱） |
圖2 PT燃油泵工作原理圖（高位油箱） |
二、柴油機供油系統(tǒng)的功用
柴油發(fā)電機供油系的功用是根據(jù)柴油發(fā)電機的工作要求，定時、定量、定壓地將霧化質(zhì)量良好的柴油按一定的噴油規(guī)律噴入汽缸內(nèi)，并使其與空氣迅速良好地混合和燃燒，它工作的情況對柴油發(fā)電機的性能有重要影響。要了解一供油系統(tǒng)必須搞清楚該系統(tǒng)是以什么噴油規(guī)律在什么時候，以多大的壓力，向汽缸內(nèi)噴入多少燃油的問題。
1、簡單的液壓原理（帕斯卡原理）
（1）在充滿流體的系統(tǒng)中，任何壓力的變化立即等量的傳到整個系統(tǒng)。
（2）流體通過某一截面的流量與流體壓力、允許通過時間和通過的截面面積正比
若通流時間和通流截面不變其流量與其壓力成正比例；若壓力和截面不變其流量與時間成正比例；若壓力和時間不變則流量與截面成正比例。
即：Q∝P*T*A
根據(jù)上述理論，圖3、圖4展出示意圖，得出水量取決于三個因素：
● 水的壓力；
● 流動時間；
● 通道面積（閥門開度）；
康明斯PT燃油系統(tǒng)就是根據(jù)這一簡單液壓原理來設(shè)計的。
2、由此得出結(jié)論
油杯中的油量就取決于燃油壓力、計量時間和計量孔的大小。
（1）計量孔的大小
在PT系統(tǒng)中，計量孔的大小取決噴油器、噴油器又取決CPL號，當(dāng)CPL號確定后，計量孔就固定不變。這樣，在柴油發(fā)電機工作時，每循環(huán)噴油量只取決于燃油壓力和計量時間這兩個因素。
（2）計量時間
實際上是柱塞打開計量孔到關(guān)閉計量孔的這段時間間隔。時間間隔的長短取決于噴油器柱塞上下運動的快慢，即取決于柴油發(fā)電機的轉(zhuǎn)速高低。在柴油發(fā)電機實際工作時，人為是無法控制計量時間的，它僅僅取決于柴油發(fā)電機轉(zhuǎn)速。
（3）燃油壓力
指的是PT泵在各種工況下輸出的燃油壓力，它與柴油發(fā)電機的轉(zhuǎn)速關(guān)系。
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圖3 水的壓力原理圖 |
圖4 PT燃油系統(tǒng)液壓原理圖 |
三、PT燃油系統(tǒng)與高壓燃油系統(tǒng)的區(qū)別
1、PT燃油系統(tǒng)
（1）PT燃油泵輸出的燃油壓力最大不超過300PSI(21kg/cm²)。
（2）所有的噴油器都共用一根供油管。
（3）即使有些空氣進入燃油系統(tǒng)也不會使發(fā)動機“失速”。
（4）PT油泵不需要正時調(diào)整。
（5）有80%左右的燃油用于冷卻噴油器后回到油箱，噴油器得到很好的冷卻。
（6）噴射壓力范圍高達10000PSI--20000PSI(703--1406kg/cm²)，這樣保證良好的霧化。
（7）油管連接處少量漏油對整個發(fā)動機輸出功率無影響。
（8）油量受油泵和油嘴控制。
（9）發(fā)動機功率可以保持穩(wěn)定，不會產(chǎn)生功率損耗。
（10）發(fā)動機的停車是切斷燃油的流動。
2、高壓燃油系統(tǒng)
（1）高壓油泵輸出的油壓高達2500--3000PSI(176--225kg/cm2)。
（2）每一噴油器需從油泵中單獨引出供油管。
（3）當(dāng)空氣進入燃油系統(tǒng)時柴油發(fā)電機馬上“失速”。
（4）高壓油泵需要正時調(diào)整。
四、PT燃油系統(tǒng)的組成及流向
康明斯發(fā)電機組PT系列燃油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特殊，不能使用普通的液壓檢測系統(tǒng)進行檢驗，故需要一套更加先進，更加精確的專用的檢測儀器。 康明斯發(fā)電機組PT噴油器的檢測是必不可少的一個環(huán)節(jié)，但目前相關(guān)的儀器設(shè)備都存在著諸多的問題。國外此種類的檢測儀器多是采用早期的控制方式，而且很多功能還是通過機械來實現(xiàn)的，不但構(gòu)造復(fù)雜，而且出現(xiàn)故障的幾率非常大?？刂撇糠忠仓荒軉我蛔x值，不能進行比較和分析。國內(nèi)的相關(guān)檢測儀器普遍存在精度差的問題。
1、PT燃油系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
它由油箱、燃油濾清器、PT燃油泵、低壓輸油管、噴油器、搖臂、推桿、噴油凸輪和回油管等組成。其中PT燃油泵結(jié)構(gòu)如圖5所示，包括齒輪泵、磁性濾清器、脈沖膜片減振器、兩極調(diào)速器、節(jié)流軸、電磁閥等。
2、燃油流動
燃油流程如圖6所示。燃油泵將燃油從油箱中吸起，經(jīng)過濾清、調(diào)速器等送到噴油器，根據(jù)PT系統(tǒng)的設(shè)計，PT泵供給噴油器的燃油將有80%左右在工作中經(jīng)噴油器又回到油箱，主要起冷卻和潤滑噴油器，并防止寒冷氣候時燃油凍結(jié)及將PT系統(tǒng)里的空氣帶回油箱排掉的作用。
3、PT油泵特殊配置
如：增加VS（全程）調(diào)速器、AFC冒煙限制器、EFC電子調(diào)速器、ASA空氣信號衰減器等裝置。
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圖5 康明斯PT燃油泵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 |
圖6 康明斯PT燃油系統(tǒng)流程圖 |
總結(jié)：
有的用戶，認為康明斯PT燃油系統(tǒng)與國外的產(chǎn)品相比，明顯不如高壓油泵。主要原因有如下2個方面：對康明斯發(fā)電機組PT燃油系統(tǒng)的工作原理研究不足，對燃油在噴油器的進油口處的相關(guān)參數(shù)研究不足；機械結(jié)構(gòu)與控制方法不合理。這些都會直接影響了檢測儀器的精度。 本文對康明斯發(fā)電機組PT系列燃油系統(tǒng)的工作原理進行了詳細的研究，并具有針對性的設(shè)計了一種新型康明斯發(fā)電機組PT系列噴油器校對系統(tǒng)。較以前的檢測儀器有精度更高，使用更加簡便，操作穩(wěn)定等優(yōu)點。該檢測儀器的控制核心采用了工控機，能夠記錄各種不同康明斯發(fā)電機組PT系列噴油器的檢測標準。
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